องค์ประกอบสำคัญในการพัฒนามอเตอร์ความเร็วสูง

ด้วยการพัฒนาอย่างแข็งแกร่งของตลาดรถยนต์พลังงานใหม่ระดับโลก ความเร็วของมอเตอร์ขับเคลื่อนได้แสดงให้เห็นการเติบโตที่น่าอัศจรรย์ จาก 18,000 รอบต่อนาทีเมื่อหลายปีก่อนจนเกิน 20,000 รอบต่อนาทีอย่างสบายๆ ในปัจจุบัน สิ่งนี้ไม่เพียงแสดงถึงความก้าวหน้าเชิงตัวเลขเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการทดสอบการออกแบบมอเตอร์และเทคโนโลยีการผลิตอย่างเข้มงวดอีกด้วย บทความนี้จะกล่าวถึงหลายแง่มุมของ การพัฒนามอเตอร์ความเร็วสูง.

 

01. การคัดเลือก โรเตอร์ หมายเลขคู่ขั้ว

ในมอเตอร์ความเร็วสูง การสูญเสียธาตุเหล็กกลายเป็นปัจจัยสำคัญที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงความเร็วสูง มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดระหว่างจำนวนขั้วมอเตอร์กับการสูญเสียธาตุเหล็ก เนื่องจากเมื่อความเร็วของมอเตอร์เพิ่มขึ้น ความถี่ของการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กในแกนก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน นำไปสู่การสูญเสียธาตุเหล็กเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ

ตัวอย่างเช่น ในมอเตอร์ที่ทำงานที่ 20,000 รอบต่อนาที มอเตอร์ 6 ขั้วจะมีความถี่ในการทำงานที่ 1,000 เฮิร์ตซ์ ในขณะที่มอเตอร์ 8 ขั้วจะเพิ่มความถี่นี้เป็น 1333 เฮิร์ตซ์ ตามสูตรการคำนวณการสูญเสียธาตุเหล็กที่กล่าวข้างต้น ความถี่ในการทำงานที่เพิ่มขึ้นจะส่งผลให้สูญเสียธาตุเหล็กเพิ่มขึ้นโดยตรง

ในแนวโน้มการออกแบบมอเตอร์ความเร็วสูง เราจะเห็นการลดลงทีละน้อยในการใช้ชุดขั้ว-สล็อต 8/48 และการใช้ชุดขั้ว-สล็อต 6/54 เพิ่มขึ้น

สาเหตุของการเปลี่ยนแปลงนี้ขึ้นอยู่กับการพิจารณาการสูญเสียธาตุเหล็กที่กล่าวมาข้างต้น เพื่อลดการสูญเสียธาตุเหล็กระหว่างการทำงานที่ความเร็วสูง นักออกแบบมักจะเลือกการรวมช่องขั้ว 6/54 เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่ดีขึ้นและประสิทธิภาพที่สูงขึ้น

02. การเลือกระบบทำความเย็น

สำหรับมอเตอร์แม่เหล็กถาวรความเร็วสูง อุณหภูมิจะส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานอย่างมาก เนื่องจากจุดทำงานของแม่เหล็กถาวรจะลอยไปตามอุณหภูมิ อุณหภูมิที่สูงเกินไปอาจเสี่ยงต่อการถูกล้างอำนาจแม่เหล็กของแม่เหล็กด้วยซ้ำ นอกจากนี้ ความหนาแน่นของพลังงานสูงของมอเตอร์ไฟฟ้าในรถยนต์พลังงานใหม่จำกัดพื้นที่พื้นผิวการทำความเย็น ทำให้การออกแบบระบบทำความเย็นมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรับประกันประสิทธิภาพของมอเตอร์ที่เสถียร

เมื่อพิจารณาถึงวิธีการทำความเย็น ผมแนะนำให้ใช้ระบบระบายความร้อนด้วยน้ำมันสำหรับมอเตอร์ที่มีความเร็วเกิน 18,000 รอบต่อนาที เนื่องจากปัญหาเรื่องความร้อนของโรเตอร์จะสังเกตเห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษเมื่อความเร็วเกิน 16,000 รอบต่อนาที ในมอเตอร์ระบายความร้อนด้วยน้ำ สเตเตอร์จะถูกระบายความร้อนเป็นหลัก ในขณะที่ภายใต้ความเร็วสูง การกระจายความร้อนของโรเตอร์อย่างมีประสิทธิภาพผ่านการระบายความร้อนด้วยน้ำกลายเป็นเรื่องที่ท้าทาย

ในส่วนของการตรวจสอบอุณหภูมิ การออกแบบมอเตอร์ในปัจจุบันมักจะฝังเซ็นเซอร์อุณหภูมิไว้ภายในสเตเตอร์ ในมอเตอร์ระบายความร้อนด้วยน้ำ เนื่องจากโครงสร้างช่องการไหลที่เสถียร การกระจายอุณหภูมิของขดลวดสเตเตอร์จึงค่อนข้างสม่ำเสมอและมีการควบคุมอย่างดี อย่างไรก็ตาม ในมอเตอร์ระบายความร้อนด้วยน้ำมัน ความยืดหยุ่นในการออกแบบที่มากขึ้นของช่องการไหลส่งผลให้เกิดความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างขดลวดที่เห็นได้ชัดเจนมากขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับมอเตอร์ระบายความร้อนด้วยน้ำ ดังนั้น เมื่อเลือกตำแหน่งเซ็นเซอร์ จึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องพิจารณาพื้นที่ที่มีอุณหภูมิขดลวดสูงขึ้น เพื่อลดความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างอุณหภูมิที่ตรวจสอบและจุดขดลวดสูงสุด ซึ่งสะท้อนสถานะความร้อนที่แท้จริงของมอเตอร์ได้อย่างแม่นยำ

03. ความท้าทายทางเทคโนโลยีของตลับลูกปืนความเร็วสูง

ระบบรองรับโรเตอร์เป็นองค์ประกอบหลักในการพัฒนามอเตอร์ความเร็วสูง โดยการเลือกเทคโนโลยีตลับลูกปืนมีความสำคัญอย่างยิ่ง ปัจจุบันตลับลูกปืนเม็ดกลมร่องลึกมักใช้กับตลับลูกปืนมอเตอร์

ในสภาพแวดล้อมที่มีความเร็วสูง ตลับลูกปืนเม็ดกลมต้องเผชิญกับความท้าทายร้ายแรง เช่น ความร้อนสูงเกินไปและความเสี่ยงในการทำงาน เนื่องจากเมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น แรงเสียดทานและการสร้างความร้อนภายในตลับลูกปืนก็เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเช่นกัน ส่งผลให้ประสิทธิภาพของตลับลูกปืนลดลงหรือแม้แต่ความล้มเหลว ดังนั้นการหล่อลื่นตลับลูกปืนความเร็วสูงจึงมีความสำคัญ

หลังจากที่ความเร็วของมอเตอร์เกิน 18,000 รอบต่อนาที เหตุผลสำคัญอีกประการหนึ่งที่แนะนำการระบายความร้อนด้วยน้ำมันคือการหล่อลื่นตลับลูกปืน ในมอเตอร์ระบายความร้อนด้วยน้ำ โดยทั่วไปจะใช้ตลับลูกปืนแบบหล่อลื่นตัวเองสำหรับตลับลูกปืน อย่างไรก็ตาม ในระหว่างการทำงานที่ความเร็วสูง ตลับลูกปืนเหล่านี้ต้องเผชิญกับความท้าทาย เช่น จาระบีรั่วและความแตกต่างของอุณหภูมิอย่างมากระหว่างวงแหวนด้านในและด้านนอก

ในทางตรงกันข้าม ตลับลูกปืนเม็ดกลมแบบเปิดที่ใช้ในระบบหล่อเย็นน้ำมันสามารถระบายความร้อนวงแหวนด้านในและด้านนอกของตลับลูกปืนได้อย่างมีประสิทธิภาพ หลีกเลี่ยงปัญหาการรั่วไหลของจาระบี และมีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานการหมุนต่ำ อย่างไรก็ตาม ต้องให้ความสนใจกับการออกแบบเส้นทางน้ำมันหล่อลื่นเพื่อให้แน่ใจว่าตลับลูกปืนมีการระบายความร้อนที่เพียงพอ ในรูบ่า โครงสร้างที่ยื่นออกมาจะถูกฝังเพื่อให้แน่ใจว่าความเร็วการไหลของน้ำมันหล่อเย็นค่อนข้างสม่ำเสมอทั้งก่อนและหลังบ่า